Fraunhofer Institute for Electron Beam and Plasma Technology (FEP) 在 Design-PV 項目中取得了重要的里程碑,這一發展使得太陽能模塊在現代建築中變得更具吸引力。該項目使用滾動印刷納米壓印技術(NIL),開發出能夠使光伏(PV)模塊與建築立面無縫融合的裝飾性薄膜,並不會影響其效率。這一創新使得建築師和設計師可以在保持美觀的同時,將太陽能技術整合到建築中,從而提升城市的可持續性。
納米壓印技術(NIL)是一種在微觀層面上將圖案印刷到薄膜上的工藝。這一過程中,一個帶有微小結構的主滾筒壓入一層液體塗層,並將其固定在移動的薄膜上。隨著電子束迅速硬化塗層,圖案得以鎖定。此外,色素或顆粒可以混入塗層中,為薄膜增添顏色或裝飾效果。由於這一過程是滾動式的,因此可以持續進行,生產寬度達 1,250 毫米的薄膜,速度達到每分鐘數十米,這不僅確保了大規模生產的效率,還能降低成本。
德國的氣候中立目標定於 2045 年,而可再生能源的擴展是實現這一計劃的重要驅動力。光伏技術尤其關鍵,因為它可以安裝在屋頂和其他垂直表面,這些地方本來會被閒置。通過將太陽能模塊嵌入建築立面,城市能夠釋放出巨大的額外能源潛力,而無需開發新的土地或改變城市的美學。建築集成光伏(BIPV)是擴大清潔能源在高密度地區應用的一個重要途徑。
在初步測試中,新的 PV 模塊在外觀上與傳統金屬立面面板幾乎無法區分,並且仍能提供高達 80% 的性能,這一數據來自於與未覆蓋的比較模塊的對比。這標誌著在美學方面的一個重要進展,因為建築商和設計師一直將其視為採用 BIPV 的一個障礙。Fraunhofer FEP 的項目經理 Dr. Steffen Günther 表示:“根據合作夥伴 ISFH 的測試結果,這些具有裝飾性表面的 PV 模塊在視覺上與傳統立面元素無法區分,並且根據表面處理的不同,達到未覆蓋模塊性能的 80%。”
另一個重大挑戰是確保裝飾薄膜在 PV 玻璃模塊和金屬立面元素上的強附著力。為了應對這一問題,Fraunhofer FEP 開發了一種等離子體處理工藝,能夠在納米尺度上粗糙化 ETFE 薄膜基材,顯著提高薄膜的長期附著力。隨著德國朝著其氣候中立目標邁進,利用未開發的建築表面進行能源生產顯得尤為重要。Design-PV 項目將美學與功能相結合,可能會加速公眾對城市設計中 BIPV 的接受度。
接下來的階段將在真實條件下測試更多顏色、圖案和長期耐久性,結果將在 2025 年 10 月 27 日至 29 日於波蘭華沙舉行的 Radtech Europe 會議上呈現。Design-PV 項目由德國聯邦經濟事務與能源部資助,除了 FEP,還有 SURTECO GmbH、FLAGCHGLAS Sachsen GmbH、Ronge GmbH 和 TOMASIC Engineering GmbH 等公司參與此項目。這些努力不僅旨在推動技術創新,還期望對環境和社會產生積極影響。




